几内亚猪模型心肌损伤后 hiPSC-derived 衍生心肌贴片的植入
Summary
在这里, 我们提出了一个方案, 诱导左心室内皮损伤, 然后植入心肌贴片, 从人类 ips 细胞心肌细胞在豚鼠模型中获得。
Abstract
由于成人哺乳动物心脏再生能力有限, 心肌梗死导致心肌细胞不可逆转的丢失。这种心脏肌肉质量的损失会导致心力衰竭。除了心脏移植, 没有治疗终末期心力衰竭的治疗方案。在器官捐献者短缺的情况下, 需要器官独立的治疗方式。左心室辅助设备是一个很有前途的治疗选择, 然而, 特别是作为目的地治疗, 其副作用, 如中风, 感染和出血的限制。近年来, 研究了几种心脏修复策略, 包括干细胞注射、心脏祖细胞或心肌组织工程。最近在细胞生物学方面的改进使来自人类诱导的多能干细胞 (iPSC) 的大量心肌细胞分化。目前正在评估的心脏修复策略之一是移植人工心脏组织。工程心脏组织 (EHT) 是一个三维体外生成的心肌细胞网络, 具有本地心脏组织的功能特性。我们已经创造了由 hiPSC 衍生的心肌细胞的 eht 斑块。本文提出了一种诱导豚鼠左心室心肌损伤的方案, 然后在左心室壁植入 hiPSC 衍生 EHT。
Introduction
在我们老龄化的人口中, 心力衰竭患者的数量正在增加。对于终末期心力衰竭, 原位心脏移植是唯一的治疗选择。然而, 特别是在欧洲国家, 器官捐献者日益短缺。因此, 替代治疗方案是必要的。最近在机械循环支持方面取得的成就很有希望, 但特别是在长期运行中, 受到出血、泵血栓形成和感染并发症等副作用的限制1。
成人心脏的内源性再生能力极其有限。因此, 心脏再生疗法可能成为终末期心力衰竭患者2,3 的替代治疗方案。不同的技术, 包括干细胞注射或组织工程的方法已经描述了 3,4,5。
人类诱导的多能干细胞 (hiPSC) 以及人类胚胎干细胞 (hESC) 可以有效地分化为自发跳动的人心肌细胞 6,这是心脏再生领域的一项重大成就。疗法。
为了在心肌梗死后更换心肌和改善心脏衰竭的功能, 存活适量的心肌细胞及其与原生心脏的机械和电耦合是必不可少的。为了研究人 iPS 细胞源性心肌细胞心脏再生疗法的潜力, 需要一个合适的研究模型。理想的模型应该具有成本效益, 并具有类似人类的生理和电生理。从这个角度来看, 像猪这样的大型动物模型是理想的, 然而, 这些实验非常昂贵, 为了看到对左心室的影响, 需要大量的心肌细胞来取代相关数量的心肌细胞在猪梗塞模型中的功能。
为了回答人类细胞心脏再生的基本生物学问题, 例如细胞存活、血管化和电耦合, 小动物模型更为合适。从现有的小动物模型来看, 与老鼠和老鼠相比, 豚鼠是最有用的物种, 因为它们的电生理更类似于人类的情况.在这个豚鼠模型中, 我们诱发了左心室的经膜冷冻损伤。诱导心肌梗死一周后进行三维、自发跳动的 hips 细胞源性心肌细胞贴片。通过组织学检查, 对植入术后28天的心肌细胞存活率进行评估。
Protocol
Representative Results
Discussion
有多种小动物模型可用于研究细胞移植对受伤心脏的影响 9,10, 11.我们选择了豚鼠模型, 因为所有小动物模型, 它的 (电子) 生理最接近于人类。小动物模型的优点是住房简单、成本可控、劳动力少。与小鼠和大鼠相比, 豚鼠心脏 (电) 生理更类似于人类。特别是心脏频率较低 (~ 250/min), 心室动作电位呈高原期, 钾电流 ikr对?…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
没有收到这项研究的资金
Materials
| Ventilator (VetFlo Dual Mode) | Kent Scientific | ||
| Forene | abbvie | 1000009819 | |
| Carprofen | Zoetis | 256692 | |
| Atropin | Braun | PZN 00648037 | |
| Buprenorphin | Sigma | ||
| Metal stamp | |||
| Electric soldering iron | Claytools | ||
| 3-0 prolene suture | Ethicon | ||
| 4-0 prolene suture | Ethicon | 662SLH | |
| 5-0 prolene suture | Ethicon | 8710H | |
| 8-0 prolene suture | Ethicon | 8841H | |
| Tungsten Carbide Scissor | FST | No. 14568-12 | |
| Stainless sterilization Container | FST | No. 20890-51 | |
| Graefe Forceps | FST | No.11652-10 | |
| Extra fine Graefe Forceps | FST | No.11150-10 | |
| Forceps | FST | No. 11022-15 | |
| Halsted- Mosquito | FST | No. 13009-12 | |
| Forceps | FST | No.13003-10 | |
| Baby Mixter | FST | No. 13013-14 | |
| Needle holder (Castroviejo with Tungsten Casbide Jaws) | FST | No. 12565-14 | |
| Needle Holder (Halsey) | FST | No. 12501-13 | |
| Alm Retractor with Blumt Teeth | FST | No. 17008-07 | |
| Spring Scissor | FST | No. 15000-00 | |
| Compress 5×5 | Fink + Walter | PZN 08821417 | |
| Venflon Pro Safety | Becton Dickinson | PZN11123964 | |
| Cautery High Temp 2" | Bovie Medical Corporation | 0100607151011055 |
Riferimenti
- Kirklin, J. K., et al. Seventh INTERMACS annual report: 15,000 patients and counting. The Journal of heart and lung transplantation: the official publication of the International Society for Heart Transplantation. 34, 1495-1504 (2015).
- Soonpaa, M. H., Field, L. J. Survey of studies examining mammalian cardiomyocyte DNA synthesis. Circulation research. 83, 15-26 (1998).
- Shiba, Y., Hauch, K. D., Laflamme, M. A. Cardiac applications for human pluripotent stem cells. Current pharmaceutical design. 15, 2791-2806 (2009).
- Shiba, Y., et al. Human ES-cell-derived cardiomyocytes electrically couple and suppress arrhythmias in injured hearts. Nature. 489, 322-325 (2012).
- Chong, J. J., et al. Human embryonic-stem-cell-derived cardiomyocytes regenerate non-human primate hearts. Nature. 510, 273-277 (2014).
- Kattman, S. J., et al. Stage-specific optimization of activin/nodal and BMP signaling promotes cardiac differentiation of mouse and human pluripotent stem cell lines. Cell stem cell. 8, 228-240 (2011).
- Watanabe, T., Rautaharju, P. M., McDonald, T. F. Ventricular action potentials, ventricular extracellular potentials, and the ECG of guinea pig. Circulation research. 57, 362-373 (1985).
- Weinberger, F., et al. Cardiac repair in guinea pigs with human engineered heart tissue from induced pluripotent stem cells. Science translational medicine. 8, 363ra148 (2016).
- Shiba, Y., et al. Electrical Integration of Human Embryonic Stem Cell-Derived Cardiomyocytes in a Guinea Pig Chronic Infarct Model. Journal of Cardiovascular Pharmacology and Therapy. 19, 368-381 (2014).
- van Laake, L. W., et al. Human embryonic stem cell-derived cardiomyocytes survive and mature in the mouse heart and transiently improve function after myocardial infarction. Stem cell research. 1, 9-24 (2007).
- Zimmermann, W. H., et al. Engineered heart tissue grafts improve systolic and diastolic function in infarcted rat hearts. Nature medicine. 12, 452-458 (2006).
- Johns, T. N., Olson, B. J. Experimental myocardial infarction. I. A method of coronary occlusion in small animals. Annals of surgery. 140, 675-682 (1954).
- van den Bos, E. J., Mees, B. M., de Waard, M. C., de Crom, R., Duncker, D. J. A novel model of cryoinjury-induced myocardial infarction in the mouse: a comparison with coronary artery ligation. Heart and circulatory physiology. , H1291-H1300 (2005).
